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電火花加工原理
閱讀：2822 發(fā)布時間：2010-12-6
電火花加工時，脈沖電源的一極接工具電極，另一極接工件電極，兩極均浸入具有一定絕緣度的液體介質(zhì)（常用煤油或礦物油或去離子水）中。工具電極由自動進(jìn)給調(diào)節(jié)裝置控制，以保證工具與工件在正常加工時維持一很小的放電間隙（0.01～0.05mm）。當(dāng)脈沖電壓加到兩極之間，便將當(dāng)時條件下極間zui近點(diǎn)的液體介質(zhì)擊穿，形成放電通道。
由于通道的截面積很小，放電時間極短，致使能量高度集中（10～107W／mm），放電區(qū)域產(chǎn)生的瞬時高溫足以使材料熔化甚至蒸發(fā)，以致形成一個小凹坑。*次脈沖放電結(jié)束之后，經(jīng)過很短的間隔時間，第二個脈沖又在另一極間zui近點(diǎn)擊穿放電。如此周而復(fù)始高頻率地循環(huán)下去，工具電極不斷地向工件進(jìn)給，它的形狀zui終就復(fù)制在工件上，形成所需要的加工表面。與此同時，總能量的一小部分也釋放到工具電極上，從而造成工具損耗。 從上看出，進(jìn)行電火花加工必須具備三個條件：必須采用脈沖電源；必須采用自動進(jìn)給調(diào)節(jié)裝置，以保持工具電極與工件電極間微小的放電間隙；火花放電必須在具有一定絕緣強(qiáng)度（10～107Ω ·m）的液體介質(zhì)中進(jìn)行。 電火花加工具有如下特點(diǎn)：可以加工任何高強(qiáng)度、高硬度、高韌性、高脆性以及高純度的導(dǎo)電材料；加工時無明顯機(jī)械力，適用于低剛度工件和微細(xì)結(jié)構(gòu)的加工：脈沖參數(shù)可依據(jù)需要調(diào)節(jié)，可在同一臺機(jī)床上進(jìn)行粗加工、半精加工和精加工；電火花加工后的表面呈現(xiàn)的凹坑，有利于貯油和降低噪聲；生產(chǎn)效率低于切削加工；放電過程有部分能量消耗在工具電極上，導(dǎo)致電極損耗，影響成形精度。 電火花加工的應(yīng)用 電火花加工主要用于模具生產(chǎn)中的型孔、型腔加工，已成為模具制造業(yè)的主導(dǎo)加工方法，推動了模具行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。電火花加工零件的數(shù)量在3000件以下時，比模具沖壓零件在經(jīng)濟(jì)上更加合理。按工藝過程中工具與工件相對運(yùn)動的特點(diǎn)和用途不同，電火花加工可大體分為：電火花成形加工、電火花線切割加工、電火花磨削加工、電火花展成加工、非金屬電火花加工和電火花表面強(qiáng)化等。
（1）電火花成形加工 該方法是通過工具電極相對于工件作進(jìn)給運(yùn)動，將工件電極的形狀和尺寸復(fù)制在工件上，從而加工出所需要的零件。它包括電火花型腔加工和穿孔加工兩種。電火花型腔加工主要用于加工各類熱鍛模、壓鑄模、擠壓模、塑料模和膠木膜的型腔。電火花穿孔加工主要用于型孔（圓孔、方孔、多邊形孔、異形孔）、曲線孔（彎孔、螺旋孔）、小孔和微孔的加工。近年來，為了解決小孔加工中電極截面小、易變形、孔的深徑比大、排屑困難等問題，在電火花穿孔加工中發(fā)展了高速小孔加工，取得良好的社會經(jīng)濟(jì)效益。
（2）電火花線切割加工 該方法是利用移動的細(xì)金屬絲作工具電極，按預(yù)定的軌跡進(jìn)行脈沖放電切割。按金屬絲電極移動的速度大小分為高速走絲和低速走絲線切割。我國普通采用高速走絲線切割，近年來正在發(fā)展低速走絲線切割，高速走絲時，金屬絲電極是直徑為φ0.02～φ0.3mm的高強(qiáng)度鉬絲，往復(fù)運(yùn)動速度為8～10m／s。低速走絲時，多采用銅絲，線電極以小于0.2m/s的速度作單方向低速運(yùn)動。線切割時，電極絲不斷移動，其損耗很小，因而加工精度較高。其平均加工精度可達(dá) 0.0lmm，大大高于電火花成形加工。表面粗糙度Ra值可達(dá)1.6 或更小。 國內(nèi)外數(shù)控電火花線切割機(jī)床都采用了不同水平的微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了電火花線切割數(shù)控化。目前電火花線切割廣泛用于加工各種沖裁模（沖孔和落料用）、樣板以及各種形狀復(fù)雜型孔、型面和窄縫等。
由于通道的截面積很小，放電時間極短，致使能量高度集中（10～107W／mm），放電區(qū)域產(chǎn)生的瞬時高溫足以使材料熔化甚至蒸發(fā)，以致形成一個小凹坑。*次脈沖放電結(jié)束之后，經(jīng)過很短的間隔時間，第二個脈沖又在另一極間zui近點(diǎn)擊穿放電。如此周而復(fù)始高頻率地循環(huán)下去，工具電極不斷地向工件進(jìn)給，它的形狀zui終就復(fù)制在工件上，形成所需要的加工表面。與此同時，總能量的一小部分也釋放到工具電極上，從而造成工具損耗。 從上看出，進(jìn)行電火花加工必須具備三個條件：必須采用脈沖電源；必須采用自動進(jìn)給調(diào)節(jié)裝置，以保持工具電極與工件電極間微小的放電間隙；火花放電必須在具有一定絕緣強(qiáng)度（10～107Ω ·m）的液體介質(zhì)中進(jìn)行。 電火花加工具有如下特點(diǎn)：可以加工任何高強(qiáng)度、高硬度、高韌性、高脆性以及高純度的導(dǎo)電材料；加工時無明顯機(jī)械力，適用于低剛度工件和微細(xì)結(jié)構(gòu)的加工：脈沖參數(shù)可依據(jù)需要調(diào)節(jié)，可在同一臺機(jī)床上進(jìn)行粗加工、半精加工和精加工；電火花加工后的表面呈現(xiàn)的凹坑，有利于貯油和降低噪聲；生產(chǎn)效率低于切削加工；放電過程有部分能量消耗在工具電極上，導(dǎo)致電極損耗，影響成形精度。 電火花加工的應(yīng)用 電火花加工主要用于模具生產(chǎn)中的型孔、型腔加工，已成為模具制造業(yè)的主導(dǎo)加工方法，推動了模具行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。電火花加工零件的數(shù)量在3000件以下時，比模具沖壓零件在經(jīng)濟(jì)上更加合理。按工藝過程中工具與工件相對運(yùn)動的特點(diǎn)和用途不同，電火花加工可大體分為：電火花成形加工、電火花線切割加工、電火花磨削加工、電火花展成加工、非金屬電火花加工和電火花表面強(qiáng)化等。
（1）電火花成形加工 該方法是通過工具電極相對于工件作進(jìn)給運(yùn)動，將工件電極的形狀和尺寸復(fù)制在工件上，從而加工出所需要的零件。它包括電火花型腔加工和穿孔加工兩種。電火花型腔加工主要用于加工各類熱鍛模、壓鑄模、擠壓模、塑料模和膠木膜的型腔。電火花穿孔加工主要用于型孔（圓孔、方孔、多邊形孔、異形孔）、曲線孔（彎孔、螺旋孔）、小孔和微孔的加工。近年來，為了解決小孔加工中電極截面小、易變形、孔的深徑比大、排屑困難等問題，在電火花穿孔加工中發(fā)展了高速小孔加工，取得良好的社會經(jīng)濟(jì)效益。
（2）電火花線切割加工 該方法是利用移動的細(xì)金屬絲作工具電極，按預(yù)定的軌跡進(jìn)行脈沖放電切割。按金屬絲電極移動的速度大小分為高速走絲和低速走絲線切割。我國普通采用高速走絲線切割，近年來正在發(fā)展低速走絲線切割，高速走絲時，金屬絲電極是直徑為φ0.02～φ0.3mm的高強(qiáng)度鉬絲，往復(fù)運(yùn)動速度為8～10m／s。低速走絲時，多采用銅絲，線電極以小于0.2m/s的速度作單方向低速運(yùn)動。線切割時，電極絲不斷移動，其損耗很小，因而加工精度較高。其平均加工精度可達(dá) 0.0lmm，大大高于電火花成形加工。表面粗糙度Ra值可達(dá)1.6 或更小。 國內(nèi)外數(shù)控電火花線切割機(jī)床都采用了不同水平的微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了電火花線切割數(shù)控化。目前電火花線切割廣泛用于加工各種沖裁模（沖孔和落料用）、樣板以及各種形狀復(fù)雜型孔、型面和窄縫等。